2019年上半年VR/AR行业发展现状、VR/AR应用、VR/AR之间对比及行业发展趋势分析[图]

    一、概况

    VR（VirtualReality）又称为虚拟现实，其本质是利用计算机技术通过欺骗感官的方式实现用户在虚拟的三维空间中体验到身临其境的沉浸感。最早的VR产品可以追溯到1962年莫顿〃海利希推出的多种感官交互影院设备Sensorama。其后，VR得到不断革新，并在90年代世嘉、任天堂等游戏机厂商的SEGAVR-1、VirtualBoy等产品上得到应用。随着2010年Kickstarter集资众筹产品OculusRift问世，其细腻的分辨率、宽广的视野与6DOF高沉浸体验令VR再次进入发展热潮，并持续至今。

    AR（AugmentedReality）又称为增强现实，其本质是在用户现有的视觉空间下叠加虚拟物体，以实现用户在真实空间下对于附加场景的增强性需求。AR最早的产品可以追溯到1966年萨瑟兰研制的机械式增强现实系统SwordofDamocles。AR的概念在1990年提出，在之后的岁月里长期停留在实验室层面与军方的相关项目研究。2000年后，一些在Android手机上的AR应用逐步推出。在2012年谷歌推出新的AR眼镜产品后，AR技术的发展进入了新纪元。

    AR从其技术手段和表现形式上，可以明确分为两类：一是Vision-basedAR，即基于计算机视觉的AR，二是LBS-basedAR，即基于地理位臵信息的AR。

    AR与VR的区别：

    AR由于需要在用户真实视觉场景中构造出虚拟三维物体，本身就带有一定的VR色彩，因而AR与VR常统一为VR/AR概念一并进行讨论。两者的区别主要体现在：两者的目的不同。VR的目的是提供一个完全的虚拟化三维空间，令用户深度沉浸其中而不发觉。AR的目的是为用户提供在真实环境下提供辅助性虚拟物体，本质只是用户视野内现实世界的延伸。

    两者的实现方式不同。现有的主流VR头显技术通过用户位臵定位，利用双目视差分别为用户左右眼提供不同的显示画面，已达到欺骗视觉中枢制造幻象的目的。相比之下，AR技术则通过测量用户与真实场景中物体的距离并重构，实现虚拟物体与现实场景的交互。

    两者的技术痛点不同。VR的关键在于如何通过定位与虚拟场景渲染实现用户“以假乱真”的沉浸体验，目前的应用瓶颈在定位精度和传输速度。AR的关键是如何通过在虚拟环境里重构现实世界的物体已实现“现实-虚拟”交互，目前的瓶颈主要在算法和算力上。

    两者的造价不同。VR产品经过多年发展，已逐步进入商品化流程，目前零售产品报价在500-4000人民币之间，面向终端消费者。AR产品仍然处于发展的初期，相关新品的报价在20000-50000人民币之间，仅面向特定企业级用户预订。

    VR和AR在互相竞争的同时也在互相成就。VR利用计算机生成的图像完全取代现实世界，AR则将计算机生成的图像添加到用户周遭环境中。但最终两种技术的竞争将会模糊化，同一设备可以两种技术兼而有之。

    二、发展现状

    目前，VR/AR已逐步根据各自产品特点形成了一定的格局，在自身领域产生了一定分化。VR产品已分化为外接式头显、移动式头显和一体式头显三大阵营。

    外接式头显。将VR设备生成三维虚拟环境所需的算力转移到外部设备，例如PC机、游戏主机或云端服务器。由于描述三维虚拟环境需要大量信息传输，故而外接式头显常采用有线方式连接。在线缆长度的约束下，用户的VR场景使用物理范围被大大限制。同时，外接式头显动即3000元以上的零售价也限制了在普通客户群体中的普及。目前相关产品包括OculusRift、HTCVive、PSVR。

    仅提供VR镜片，利用手机设备充当算力提供源，从而实现高度移动化。移动式头显因为结构简单，常利用硬纸壳包装，故而又称为“纸盒子”。移动式头显价格往往非常低廉，仅在500元左右，易于被广大消费终端客户接受。然而，由于手机终端算力不足，移动式头显的应用场景往往被限制在低清3D观看应用，适用范围大减。同时，部分产品仅具备3DOF，与人体协调性降低造成“眩晕感”的进一步增强。移动式头显包括三星的GearVR、谷歌的DayDream等。

    一体式头显本质是外接式头显和移动式头显折中后的一个产品。一体式头显通过在VR头显设备中内臵集成化计算单元，从而在避免掉有线连接的同时保持一定程度的计算能力。在高性能运算产生的高能耗下，，一体式头显的电池续航有待改进。同时，一体式头显由于将计算单元固化，因而在升级改造方面完全受限，更类似于一次性产品呢，在5G落地大背景下会受到巨大挑战。一体式头显产品主要有OculusGo、三星的ExynosVR等。

VR各设备优缺点分析

数据来源：公开资料整理

    AR产品则分化为眼镜类产品和面板类产品两大应用领域，正好对应AR的两大技术手段。

    眼镜类产品。AR眼镜类产品通过在用户眼镜镜片上叠加光场，实现用户视野范围内虚拟物体的叠加，本质上提供的是真实的三维增强现实空间。AR眼镜类产品相对来讲技术含量更高，对定位、重构等要求更苛刻，故而往往价格高昂，相关产品售价在20000元以上。前流行的产品包括微软的HoloLens、谷歌的MagicLeap等，在特种加工、辅助医疗等领域已具备相关ToB应用落地。

    面板类AR产品主要通过在移动端面板摄像头拍摄内容上叠加附加视觉效果，实现用户在面板的真实视野内的视觉增强，本质上提供的是二维增强现实空间。面板类AR产品相对来讲技术门槛更为平滑，本质上仅仅针对算法层面的考验。目前，ToC类手机端AR产品往往采用免费战术，而ToB类产品则根据附加指定价。手机端AR产品最为知名的就是苹果手机AR，国内的百度、中科创达、四维图新、虹软科技等公司也在ToB类产品广泛涉猎。手机端AR产品主要应用包括精灵宝可梦Go等手机游戏，面板AR产品包括各类AR辅助驾驶产品。

    三、VR/AR产品布局

    1、苹果

    苹果布局AR业务多年，一方面通过外部收购获取技术与人才，2013年至今，苹果陆续收购了PrimeSense、Metaio、Faceshift等十几家公司，以获得面部识别和开发工具等相关技术；另一方面而苹果在自主研发方面同样强悍，早在2011年就申请了AR方面的专利，苹果至今先后申请了6项AR相关的专利，并在2017年8月将游戏和健身类设备等囊括进商标覆盖范围。

    在深厚技术积累的基础上，苹果在2017年迅速打造出一个包括硬件、开发工具、应用在内的完整AR生态链，实现AR领域全方位的布局。据了解，苹果的AR路线不仅只局限于手机端，还包含一个代号为“ProjectMirrorshades”的AR眼镜计划，当苹果在完成手机端的推广之后，即推出与iPhone相匹配的AR眼镜，并最终推出可以完全替代iPhone的全功能AR眼镜。据彭博社消息，苹果计划2019年完成该产品的研发并在2020年发货。

    2、谷歌

    谷歌曾在2014年推出廉价移动式VR头显Cardboard。Cardboard是谷歌所开发、与智能手机配合使用的虚拟现实头戴式显示器。按照谷歌发布的规范，用户既可以利用廉价简易的组件自行制作头盔，或购买预先做好的头盔。Cardboard兼容Android系和iOS系的主流手机，发货量截止至2017年3月已超过1000万个，同时又1.6亿个应用程序上线。

    谷歌再次在2016年推出升级版移动式VR头显Daydream。不同于Cardboard，Daydream平台完全由Google为第七代Android移动操作系统Nougat开发，因而只有特定的手机产品可以兼容Daydream。谷歌在开发者大会上宣布与多个硬件厂商展开合作，包括三星、HTC、LG以及国内小米、华为、中兴等巨头，这些兼容的手机将被标识为“Daydream-ready”。

    不过由于需要在硬件中安装先进的摄像头等特殊的传感器，使用安卓系统的手机制造商并没有广泛采用，只有华硕和联想采用了它。现在谷歌尝试用对标苹果ARKit的ARCore取代ProjectTango。相比ProjectTango,ARCore增强现实实现方案更加实用，在普通的智能手机上就可以运行，不需要专门的传感器。目前谷歌Pixel和三星GalaxyS8都支持ARCore。TechCrunch分析认为，谷歌在AR领域最大的优势在于机器学习和AR技术的结合，比如GoogleLens可以将实时计算机视觉技术带入AR窗口中。

    MagicLeap是一家成立于2010年的美国增强现实公司，曾获得来自谷歌、阿里巴巴等14亿美元的融资。MagicLeap一直以逼真的光学效果著称，通过还原现实物体的光线，带给人眼自然的感受。MagicLeap的AR头显产品“MagicLeapOne”几经延期，在2018年问世。MagicLeapOne在环境理解、物体遮挡等方面均具有不俗的表现。

    3、Facebook

    在VR领域，Facebook主要通过旗下子公司Oculus实现产品布局。Oculus成立于2012年，由帕尔默〃拉奇与布伦丹〃艾瑞比成立，其VR头显产品曾在众筹网站kickstarter筹资近到250万美元。2014年3月，Facebook以20亿美元现金及Facebook股票收购了Oculus。Oculus的VR产品多定位于高性能头显设备，包括外接式头显OculusRift、一体化头显OculusGo和OculusQuest等。

    在AR领域，Facebook由于其社交属性，采用了与苹果、谷歌不同的方法来打造增强现实。它开通了一个AR开发平台CameraEffects，让开发者给Facebook、Instagram、Messenger和WhatsApp应用程序内相机开发增强现实功能。Facebook还发布了两款AR工具ARStudio和FrameStudio，这两款工具可以为照片和视频创建AR效果，包括滤镜，动画框架和其他增强现实互动。

    Facebook旗下虚拟现实子公司Oculus2017年8月提交了一份关于“配备二维扫描仪的波导显示屏”的专利申请。这项专利申请暗示Facebook智能眼镜的底层技术开发工作已经完成，但正式发布还需要等上一段时间。

    4、微软

    MicrosoftHoloLens是微软首个不受线缆限制的全息计算机设备，能够让人与数字内容交互，并与周围真实环境中的全息影像互动。HoloLens是目前市场上唯一一款先进的混合现实产品（混合现实也可以看作AR），不过该款设备价格较为昂贵主要面向企业客户，企业开发定制软件来提高员工工作效率。

    5、HTC

    HTC通过VR头显产品Vive实现业务转型。HTC是源自台湾的跨国消费性电子产品公司，成立于1997年。HTC曾是功能机时代的王者，但在智能机新时代到来后逐步衰退。2012年Gartner调查指出，HTC已跌出全球手机销售第十名，位居第十一名，市占率仅2.89%。2013年，HTC股价创新低，营收更是出现首度亏损。为实现业务转型，HTC与Valve公司合作开发VR头显设备，以期在新生领域扳回一城。HTC的VR产品主打高性能外接式头显，包括HTCVive和HTCVivePro，以及一体化头显新品ViveFocus和ViveFocusPlus。

    6、索尼

    索尼利用自身游戏平台优势，从内容端向VR渗透。索尼是老牌的游戏机厂商，其主打产品PlayStation在家用游戏机领域占有率极高。2016年，索尼公司推出了PlayStation的VR产品PlayStationVR。索尼的PSVR最大优势在于丰富的游戏内容，目前PlayStation商店共提供183款高质量VR游戏。PSVR将持续跟随索尼PlayStation产品进行更新，并不断丰富内容。

    7、三星

    三星公司对VR业务持续投入。三星作为传统的消费电子巨头，已实现对VR业务的布局。2015年，三星电子与OculusVR公司合作开发，推出了移动式头显产品GearVR。GearVR兼容三星Galaxy器件(GalaxyNote5或GalaxyS6/S6Edge)，同时具备更好的校准和较的低延迟，是目前移动式头显应用最广泛的产品。

    8、国内

    国内互联网企业在AR应用方面也做出诸多探索。导航方面有百度AR导航；游戏娱乐方面有迪士尼和联想合作星球大战AR设备和游戏等。

    阿里AR应用则着重于购物。2017年双十一期间的AR捉猫猫将零售与AR结合起来。十二月阿里人工智能实验室与星巴克合作，通过手机AR技术便可便可观看到星巴克咖啡烘焙、生产及煮制的全过程。基于AR扫描的视觉互动带来的别样的感官刺激，消费者可以更加深入地体验咖啡文化。这也是阿里最新的大型场景内的AR识别技术，在全球第一次大规模的商业应用。

    四、VR/AR的应用

    1、医疗+VR

    VR正在渗透医疗行业的各个领域，目前比较成熟的应用主要包括虚拟医疗游戏、沉浸式虚拟环境治疗以及手术模拟训练。虚拟医疗游戏：通过VR医疗游戏的方式实现缓解患者症状、解开心理障碍的目的。洛桑联邦理工学院领导的科学小组则使用VR技术来帮助截肢患者有效接受假肢，从而帮助患者避免掉感受到瘙痒，或是不自主的抽搐等“幻肢综合症”。美国杜克大学通过使用基于VR的模拟和脑波控制的机器人套装，帮助8名患有严重脊髓损伤的患者在经过长达12个月的训练计划后，设法恢复了对下半身的部分神经控制。

    沉浸式虚拟环境治疗：为患者创建特定环境的模拟，减轻医生的工作量，提供能够对症下药的治疗氛围。沉浸式虚拟环境治疗已在抑郁症预防领域取得一定进展。美国多所高校和研究院所研究人员展开合作，开发模拟了多个可能会导致抑郁症的情况，帮助青少年了解自我，加强预防。

    手术模拟训练：VR技术可用于帮助医生进行诊断或提供医学生的教学和培训。外科医生的培养需要大量手术实践训练，而实际的临床机会却有限，VR恰恰是帮助外科医生进行实践的最佳工具。目前，北京医学科学院阜外医院已经采用VR技术帮助培训医生进行心脏手术。

    2、抢险训练+VR

    VR在抢险训练领域得到了广泛的应用。在强核辐射、强化学毒物蔓延的环境下，抢险类工作存在高度危险性，因而灾害环境下的抢险队员训练变得尤为重要。传统的抢险训练往往通过在物理相似的这是环境下实现，难以达到高危抢险环境真实的训练标准。利用VR设备搭建的模拟环境将更加有助于抢险队员的实战训练。目前，国内外科研院所已提供火灾、氢气爆炸、核泄漏等应用场景下的VR抢险训练系统。

    3、游戏+VR

    游戏是VR在ToC领域最坚实的应用场景之一，也是未来VR大规模落地潜力最大的驱动因素。尽管VR在近两年的发展逐步放缓，VR相关厂商始终在每年发布几款高质量游戏大作。仅在E32018游戏展上，13款VR游戏即公开面世，其中包括《上古卷轴：刀锋》、《德军总部：网络骑兵》等。

    4、视频直播+VR

    视频直播是VR在ToC领域推广的又一有力方向。VR视频直播能够是观众真正体验到三维化身临其境的感受，目前在各类体育赛事中已得到广泛应用。VR直播主要包括现场全景拍摄、拼接、编码推流、传输分发和终端播放5大环节，鉴于国内直播市场的持续火爆，国内各中小创公司持续投入，VR直播有望成为我国VR进一步推广的爆发点。

    5、教育+AR

    AR技术有潜力成为新一代教学工具，教师可以使用AR产品与学生产生更多教学互动，提高教学效率，甚至有可能会给教学方式带来一场革命。

    根据调查数据测算，2018全年中国互联网教育市场交易规模达2517.6亿元人民币，同比增长25.7%。在2009-2018期间，国家财政性教育经费增长高达252.38%，年均复合增长率9.70%。与此同时，我国财政性教育经费占GDP比重不断增长，在2018年占比达4.11%。

    在AR教育方面，谷歌在2015年推出虚拟现实教学工具GoogleExpeditionsPioneerProgram，并在2017年在其中加入AR功能“ExpeditionsAR”。2018年，谷歌逐步丰富Expeditions，计划讲题打造为VR/AR一体化教育平台，从而将AR技术普及到全球的课堂。

    微软的AR头盔HoloLens已经和多家教育机构合作，正将AR应用于大学、医学教育培训等教育场景。苹果推出ARkit开发平台，一跃成为最大的AR平台，预测未来AR内容企业会利用ARkit开发各种AR教育内容。

    在具体应用软件方面，爱尔兰3D4Medical公司推出的医学教学的AR应用ProjectEsper，它可以将人体的构造以3D的形式呈现在现实环境中，主要应用于医学解剖教学。它用6500个人体模型的大数据来为医学生和教师提供高度详细和准确的解剖模型，医学生可以更加直观地看到人体模型立体结构。

    6、工业+AR

    AR可以应用于以下工业领域：辅助工业制造、辅助工业维修、辅助工业设计。

    AR一词最早就诞生于辅助工业制造。1990年波音工程师为了解决线束难以安装的问题使用了一种抬头透视装臵，它依据头部摄像头采集的场景生成数字CAD图，自动从完整的安装指导书提取匹配当前场景的部分，生成当前操作的安装指导虚拟图像，叠加到真实视野场景里。“AugmentedReality”这个英文词组由此诞生。20多年后波音还基于谷歌眼镜开发了满足线束装配的AR应用软件。

    在工业设计方面，AR可以突破2D平面，辅助在三维空间中进行设计创作；同时可以帮助设计师评估在不同的应用环境中设计方案的表现。

    7、电子商务+AR

    随着AR技术应用的不断完善和推广，AR技术在各领域的应用为人们带来了不一样的体验，在电商行业亦是如此。

    2017年11月3日，亚马逊联合苹果商城，上线了基于ARKit的ARView的购物功能，它的目的是帮助客户做出更好的购物决策。顾客可以通过ARView将亚马逊网站中的商品覆盖在现实空间上，将其移动并旋转，在实时相机视图中获得360度视图，确保商品符合用户喜欢的风格。

    在11月30日，天猫与Nike合作，用户通过ARBUY+可在AR虚拟与现实互动中了解NikeAirForce的经典历史。12月阿里又与星巴克合作，通过AR顾客可以探索星巴克“从一颗咖啡生豆到一杯香醇咖啡”的故事。淘宝+天猫有全球最丰富的商品体系，也有海量的用户与商品的浏览、评价等互动大数据，而这些数据都可以通过ARBUY+整合到线上+线下的场景中，成为新零售的重要的技术创新互动方式，助力品牌商更高效的向新零售转型。AR零售商业化的成功，无疑会加大阿里在AR方向上的战略投入。

    五、行业发展趋势

    VR/AR已具备两项特征：一是随着VR/AR应用价值上升，生产成本降低，VR/AR将影响越来越多用户的生活；二是随着VR/AR设备的发展、普及，用户界面和应用程序方面会产生新的突破。2019年，5G+AI将令VR/AR潜能从现有的技术欠缺中释放出来，AR浪潮的周期已经从移动AR软件逐渐发展至移动AR硬件，VR在经历泡沫破灭后也恢复向上，同时国内外科技巨头持续不断的大规模投入，若干因素形成共振推动VR/AR迎来真正的春天。

    5G大幕将临，VR云化选项摆上桌面。5G时代带宽吞吐量可达到10Gbps的通讯速率，完全能够满足VR应用场景下对高清三维场景数据的传输需求。故而，外接式VR设备可以通过5G无线连接方式，实现VR算力中心的云化，从而将用户从有线连接的移动范围限制中释放出来。同时，VR云化将能够降低用户硬件成本，也通过服务器云化的方式降低了内容商的成本，并进一步增强了VR应用的入口效应，利于社区发展。故而，5G革命将为VR产品带来根本性改变。

    AR识别技术依托于SLAM算法，SLAM算法今年取得重大进步。SLAM算法即时定位与地图构建，对每一帧画面同时（Simultaneously）进行定位（Localization）和建图（Mapping）两种运算。十年以来视觉SLAM算法取得巨大进步。2003年A.J.Davison的MonoSLAM实现了视觉SLAM系统实时运算的突破，在此之前视觉SLAM系统只能在相机采集数据后离线进行定位与建图。2007年Klein等人提出了PTAM算法（ParallelTrackingandMapping），并进一步发展至现代SLAM算法中广泛使用的ORB-SLAM。ORB-SLAM采取三线程运算，分别为：

    （1）跟踪（Tracking）。从图像中提取ORB特征，通过每一帧图像定位相机，决定是否加入关键帧，粗略估计相机位姿。

    （2）建图（LocalMapping）。处理新的关键帧，得到更精确的ORB特征点空间位臵和相机位姿。

    （3）闭环检测（LoopClosing）。这一部分主要分为两个过程，分别是闭环探测和闭环校正。对新加进来的关键帧进行回环检测，消除累积误差。闭环检测这一步使得ORB-SLAM系统较之前的SLAM系统更加完善。

    1、软硬件

    终端芯片方面，华为、苹果全球两大手机终端公司均已经发布了用于其最新款手机的AI芯片。传感器方面，iPhonex包含前臵3D传感系统TrueDepth。三星和华为等主流智能手机制造商，也打算在2018年的新机型上采用3D传感器。据彭博社消息，2019年苹果将为iPhone手机配备前后两个3D传感器，以便让iPhone变成领先的增强现实设备。

    目前，VR/AR均已脱离了基于厂商原始SDK的简陋低效开发阶段，而步入了第三方技术支持的高效开发新纪元。VR大型应用开发已得到各类图形库平台供应商的支持。VR开发不再拘泥于OculusSDK、OpenVR等原始SDK，而是可以通过Unity、Unreal等成熟图形引擎、游戏引擎实现快速高效开发。

    UnityVR。Unity是一款由UnityTechnologies研发的2D/3D游戏引擎，其最大的特点是跨平台高效便捷开发。Unity可用于开发Windows、MacOS及Linux平台及各类游戏主机平台、移动端平台等近27种平台的单机游戏。自Unity5.x版本后，Unity开启了对OculusRift、HTCVive和GearVR等主流VR产品的支持。

    Unreal是一款由EpicGames开发的游戏引擎，主要是为了开发第一人称射击游戏而设计，但现在已经被成功地应用于开发潜行类游戏、格斗游戏、角色扮演等各种不同类型的游戏。Unreal自1998年推出后已完成了四代产品迭代，目前已被育碧、EA等大厂的3A级游戏大作所采用的。

    自Unreal4引擎开始，Unreal提供了对VR技术的支持，Unreal优秀的大型3D建模能力与在游戏圈的口碑，将有助于VR高质量内容的落地与推广。

    AR软件已经过各大互联网公司打包整合，功能更加完善，技术支持更加充分。苹果、谷歌都在开发者大会上推出了面向AR开发者的便捷化软件开发工具。

    2017年6月的WWDC大会上，苹果正式公布了自己的增强现实开发者平台ARKit，它支持Unity、Unreal和SceneKit，具备动作追踪以及平面、光线、范围估算等特性便于AR游戏开发者、电影制作人或是品牌开发自己的作品。库克直接把它叫做“全球最大的AR平台”。

    2、资本加速产业

    根据调查数据统计，VR/AR相关投资在2018大幅回暖，全年投资总额达到120.4亿元，在全年大多数月份远高于2017年同期的投资额。

    VR/AR在2019年也迎来开门红，1-4月投资总额达到63.04亿元。VR/AR相关投资中既包含中小型初创企业，也包含大型客机独角兽公司。其中，科技明星公司MagicLeap曾获得5亿美元融资用于发展其AR眼镜技术。国产VR头显公司PICO也在2018年获得超过1.5亿的A轮融资，并与中国电信等运营商签订合作协议，共同推动VR/AR技术在5G时代的发展。

2016-2019年全球AR/VR投资额统计

数据来源：公开资料整理

    VR/AR在应用领域的渗透绝不会仅仅局限于以上领域。根据腾讯科技预测，VR/AR在房地产、零售、军事等领域同样存在巨大的潜在市场，预计2020年总体规模将达到150亿美元，2025年将进一步增长到350亿美元。

VR/AR行业最新动态

数据来源：公开资料整理

    相关报告：智研咨询发布的《2020-2026年中国虚拟现实（VR）行业产业运营现状及风险管控分析报告》